BAB II LANDASAN TEORI
2.1 . Pengertian Proses Produksi Proses produksi adalah tahap-tahap yang harus dilewati dalam memproduksi barang atau jasa. Sedangkan pengertian produksi adalah suatu kegiatan untuk menciptakan atau menambah nilai guna terhadap suatu barang atau jasa untuk memenuhi kebutuhan oleh orang atau badan (produsen). Orang atau badan yang melakukan kegiatan produksi dikenal dengan sebutan produsen. Sedangkan barang atau jasa yang dihasilkan dari melakukan kegiatan produksi disebut dengan produk. Istilah Produksi berasal dari bahasa inggris to produce yang berarti menghasilkan. (Ahyari, 2002) 2.2 . Prinsip Kerja Mesin Mula-mula motor listrik dihidupkan pada putaran kerjanya. Putaran dari motor listrik kemudian diteruskan ke reducer melalui pulley dan sabuk agar putaran dari motor listrik menjadi lebih lambat. Kemudian putaran dari reducer diteruskan ke poros pengaduk dan poros penghubung pisau pemotong sehingga poros pengaduk akan menekan adonan kebawah menuju ke cetakan bakso yang terbuat dari nylon dan adonan bakso tersebut dipotong oleh pisau pemotong setelah terbentuk menjadi bulat. 2.3 . Mesin-mesin yang digunakan pada saat pembuatan alat Dalam pembuatan mesin pencetak bakso diperlukan alat bantu, alat bantu tersebut digunakan untuk mempermudah proses pengerjaan. Alat bantu atau mesin-mesin tersebut digunakan agar dapat memangkas waktu produksi (pembuatan) sehingga barang yang akan dihasilkan tidak memakan waktu yang lama. 2.3.1. Mesin Bubut Mesin Bubut adalah suatu Mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi 4
5
sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Prinsip kerja mesin bubut dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2. 1 Prinsip Kerja Mesin Bubut Proses pembubutan pada gambar 2.1 adalah salah satu proses pemesinan yang mengunakan pahat dengan satu mata potong untuk membuang material dari permukaan benda kerja yang berputar. Pahat bergerak pada arah linier sejajar dengan sumbu putar benda kerja seperti yang terlihat pada gambar 2.1. Dengan mekanisme kerja seperti ini, maka Proses bubut memiliki kekhususan untuk membuat benda kerja yang berbentuk silinder. Kemampuan yang dapat dilakukan oleh mesin bubut dapat dilihat pada gambar 2.2 dibawah ini
Gambar 2. 2 Kemampuan yang dapat dilakukan oleh mesin bubut
6
A. Jenis-jenis pembubutan yang dapat dilakukan pada mesin bubut 1. Pembubutan tepi (facing) Pengerjaan benda kerja terhadap tepi penampangnya atau tegak lurus terhadap sumbu benda kerja. 2. Pembubutan silindris (turning) Pengerjaan benda kerja dilakukan sepanjang garis sumbunya. Baik pengerjaan tepi maupun pengerjaan silindris posisi dari sisi potong pahatnya harus terletak senter terhadap garis sumbu dan ini berlaku untuk semua proses pemotongan pada mesin bubut. 3. Pembubutan alur (grooving) Pembubutan yang di lakukan di antara dua permukaan. 4. Pembubutan tirus (chamfering) Adapun caranya sebagai berikut:
Dengan memutar compound rest.
Dengan menggeser sumbu tail stock.
Dengan menggunakan taper attachment.
5. Pembubutan ulir (threading) Bentuk ulir didapat dengan cara menggerinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan menggunakan referensi mal ulir (thread gauge). 6. Drilling Membuat lubang awal pada benda kerja. 7. Boring Memperbesar lubang pada benda kerja. 8. Kartel (knurling) Membuat profil atau grif pegangan pada benda kerja seperti pada pegangan tang, obeng agar tidak licin. 9. Reaming Memperhalus lubang pada benda kerja. Bentuk-bentuk pengerjaan yang dapat dilakukan dalam proses membubut dapat dilihat pada gambar 2.3.
7
Gambar 2. 3 Bentuk pengerjaan pada mesin bubut B. Proses yang dihasilkan oleh mesin bubut 1. Proses kerja mesin bubut Gerak potong dilakukan oleh benda kerja secara rotasi sedangkan gerak makan dilakukan oleh pahat. 2. Input dari proses mesin bubut Penggerak dari mesin bubut adalah motor listrik. Daya yang diteruskan melalui transmisi akan menggerakkan spindle, cekam dan benda kerja. 3. Output dari proses mesin bubut, menghasilkan:
Benda kerja yang sudah dibentuk sesuai dengan keinginan
Chip (sisa hasil pemotongan)
C. Parameter-parameter pada mesin bubut Berikut adalah rumus-rumus penting yang digunakan untuk menghitung berbagai parameter permesinan dari mesin bubut:
Gambar 2. 4 Parameter pahat bubut
8
Keterangan: Do
= Diameter awal (mm)
Df
= Diameter setelah pemakanan (mm)
L
= Panjang benda kerja (mm)
d
= Diameter pemakanan (mm)
t
= Tebal pemakanan (mm) Kecepatan potong biasanya dinyatakan dengan istilah m/menit, yaitu
kecepatan dimana pahat melintasi benda kerja untuk mendapatkan hasil yang paling baik pada kecepatan yang sesuai. Kecepatan potong dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu: 1) kekerasan dari bahan yang akan dipotong, dan 2) jenis alat potong yang digunakan. Kecepatan potong harus disesuaikan dengan kecepatan putaran spindel mesin bubut. Dihitung dari putaran per menit terhadap diameter benda kerjanya, sering juga disebut dengan kecepatan pada permukaan. Untuk keperluan ini digunakan persamaan sebagai berikut: m/min ......................................................................(2.1) Keterangan: n
= putaran benda kerja (rpm)
D
= Diameter benda kerja (mm)
Vc
= kecepatan pemotongan (m/menit) Kedalaman pemotongan, yaitu Proses Bubut dengan mengurangi
diameter awal Do, menjadi diameter akhir Df, dari sini didapatkan kedalaman potong t, dengan rumus :
Sehingga: ........................................................................................(2.2)
Feed adalah pergerakan titik sayat alat potong per satu putaran benda kerja. Dalam pembubutan, feed dinyatakan dalam mm/putaran. Untuk kecepatan pemakanan dapat dicari dengan rumus :
fr N. f
......................................................................................(2.3)
9
Waktu pemotongan adalah banyaknya waktu nyata yang dibutuhkan untuk mengerjakan (membentuk atau memotong) suatu benda kerja. Untuk waktu pemotongan dapat dicari dengan rumus : .......................................................................................(2.4) Atau ...............................................................................(2.5) MRR
(Material
Removal
Rate) adalah volume material
yang
dibuang/dipotong per satuan waktu. Untuk jumlah bahan terbuang (MRR) dirumuskan dengan : .............................................................(2.6) Keterangan : ................................................................................(2.7) (
)
..........................................(2.8)
f = pemakanan (mm/putaran) N = jumlah putaran benda kerja per menit (rpm) 2.3.2. Mesin Bor Mesin bor adalah suatu jenis mesin gerakanya memutarkan alat pemotong yang arah pemakanan mata bor hanya pada sumbu mesin tersebut (pengerjaan
pelubangan).
Sedangkan
Pengeboran
adalah
operasi
menghasilkan lubang berbentuk bulat dalam lembaran kerja dengan menggunakan pemotong berputar yang disebut bor dan memiliki fungsi untuk Membuat lubang, Membuat lubang bertingkat, Membesarkan lubang, Chamfer. Proses pengerjaan yang dapat dilakukan mesin bor yaitu: 1. Drilling Proses yang digunakan untuk membuat suatu lubang paba benda kerja yang solid. 2. Step drill Proses yang digunakan untuk pembuatan lubang dengan diameter bertingkat.
10
3. Reaming Proses digunakan untuk sedikit memperbesar lubang yang telah ada, untuk memberikan toleransi yang lebih baik pada diameternya, dan meningkatkan kualitas permukaan. Pahatnya disebut dengan reamer. 4. Boring Proses memperluas sebuah lubang yang sudah ada dengan satu titik pahat. 5. Counterboring Proses digunakan untuk membuat lubang bertingkat, dimana diameter yang lebih besar akan mengikuti diameter yang kecil. Biasanya digunakan pada pembuatan dudukan kepala baut, sehingga kepala baut tidak menonjol keluar permukaan. 6. Countersinking Prosesnya hampir sama dengan proses pada counterboring, hanya saja bentuk bertingkat pada lubang berbentuk kerucut digunakan untuk kepala baut dan sekrup datar. 7. Tapping Tapping adalah digunakan untuk membuat ulir dalam pada lubang yang telah ada sebelumnya. Pahat yang digunakan disebut dengan Tap. 2.3.3. Mesin Las Sambungan
yang
melibatkan
“pencairan”
logam
yang
akan
disambungkan. Pengelasan ini disebut pengelasan dengan pencairan logam (fusion welding). Pengelasan (welding) merupakan salah satu proses penyambungan. Proses penyambungan yang lain adalah brazing, soldering, adhesive bonding dan mechanical fastening. Proses pengelasan ini juga terdapat beberapa metode yang berbeda. Pertama, pengelasan dengan cara menggunakan energi listrik, yaitu dengan cara melelehkan dua potong logam secara bersamaan serta menambahkan logam pengisi (filler) di antara sendisendi kedua logam tersebut sehingga keduanya akan saling mengikat satu sama lain. Yang kedua adalah dengan cara menggunakan gas bertekanan sebagai bahan bakar untuk melelehkan dua logam tersebut dan yang ketiga adalah dengan cara mengkombinasikan cara pertama dengan cara kedua yaitu
11
kombinasi antara listrik dengan gas bertekanan. Tidak seperti proses penyambungan dengan metode brazing ataupun soldering yang hanya mencairkan logam pengisinya saja tetapi tidak melelehkan bagian dari logam induknya, metode pengelasan ini melelehkan sebagian dari logam induk hingga membentuk ikatan kohesif yang kuat.
Gambar 2. 5 Prinsip Kerja Las Listrik (Khurmi, 2002; 343)
Jenis-jenis sambungan las Jenis-jenis sambungan las dapat dilihat pada gambar 2.6
Gambar 2. 6 Jenis Sambungan Las (Khurmi, 2002; 344)
Kekuatan Las Untuk menentukan kekuatan sambungan las terhadap kekuatan tarik dan geser yaitu dengan cara menghitung sambungan las terhadap tegangan tarik dan tegangan geser yang terjadi. Untuk mencari tegangan
12
tarik dan tegangan geser dirumuskan sebagai berikut: (R.S Khurmi dan Gupta, 2002)
Tegangan tarik .............................................................................(2.9) Keterangan : σ
= tegangan tarik (N/mm²)
F
= gaya (newton)
s
= ukuran las (mm)
l
= panjang las (mm)
Tegangan geser ..........................................................................(2.10) Keteranagan : τ
= tegangan geser (N/mm²)
Gambar jenis pengelasan ditunjukkan pada gambar 2.7
Gambar 2. 7 Jenis Pengelasan (Khurmi, 2002; 344)
Untuk menghitung kekuatan pengelasan dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut: (R.S Khurmi dan Gupta, 2002) Single Transverse .........................................................................(2.11)
13
Keterangan : P
= kekuatan pengelasan (newton)
s
= ukuran las (mm)
l
= panjang las (mm)
σ
= tegangan tarik (N/mm²)
Double Paralel .......................................................................(2.12) Keterangan : τ
= tegangan geser (N/mm²)
2.4. Sambungan Baut Baut adalah alat sambung dengan batang bulat dan berulir, salah satu ujungnya dibentuk kepala baut (umumnya bentuk kepala segi enam) dan ujung lainnya dipasang mur/pengunci. Dalam pemakaian di lapangan, baut dapat digunakan untuk membuat konstruksi sambungan tetap, sambungan bergerak, maupun sambungan sementara yang dapat dibongkar/dilepas kembali. Untuk menentukan major diameter (d) dan minor diameter (dc) dapat dihitung menggunakan rumus berikut: (R.S Khurmi dan Gupta, 2002)
........................................................................................(2.13) Keterangan: Ws
= Beban geser (Newton)
W
= Beban (Newton)
n
= Jumlah baut ...........................................................................(2.14)
...............................................................................(2.15) Keterangan: dc
= minor diameter (mm)
d
= major diameter (mm)
σ
= tegangan tarik ijin (N/mm²)
τ
= tegangan geser ijin (N/mm²)
14
Keuntungan sambungan baut: 1. Lebih mudah dalam pemasangan/penyetelan. 2. Sambungan dapat dibongkar-pasang. 3. Mempunyai reliabilitas (kehandalan) tinggi dalam operasi. 4. Suatu lingkup yang luas dari sambungan baut diperlukan untuk beberapa kondisi operasi. 5. Lebih murah untuk diproduksi dan lebih efisien. Kerugian sambungan baut: 1. Mempunyai konsentrasi tegangan yang tinggi di daerah ulir. 2. Mempengaruhi berat karena menambah beban. 3. Konsentrasi tegangan yang pada bagian ulir yang tidak mampu menahan berbagai kondisi beban.
Gambar 2. 8 Bagian-bagian baut (Khurmi, 2002; 378) Keterangan bagian-bagian dari baut: 1. Major diameter (d) Adalah diameter terbesar pada bagian ulir luar atau bagian ulir dalam dari sebuah baut. Baut dispesifikasikan oleh diameter ini, juga disebut diameter luar atau diameter nominal. 2. Minor diameter (dc) Adalah bagian terkecil dari bagian ulir dalam atau bagian ulir luar, disebut juga sebagai core atau diameter root.
15
3. Pitch diameter/diameter efektif Adalah bagian yang berhubungan antara baut dan mur. 4. Pitch Jarak dari satu ujung ulir ke ujung ulir berikutnya. Juga dapat diartikan jarak yang ditempuh ulir dalam satu kali putaran. Tabel 2. 1 Tabel diameter baut, digunakan untuk menentukan major diameter (d) dan minor diameter (dc). (R.S Khurmi dan Gupta, 2002)
16
2.5. Statika Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut. Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi suatu objek tinjauan utama. 2.5.1. Gaya luar Gaya luar adalah gaya yang diakibatkan oleh beban berasal dari luar system yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi.
Gambar 2. 9 Sketsa prinsip statika keseimbangan (Khurmi, 2002; 904) Jenis bebannya dibagi menjadi : 1. Beban hidup adalah beban sementara dan dapat dipindahkan pada konstruksi. 2. Beban mati adalah beban yang tetap dan tidak dapat dipindahkan pada konstruksi. 3. Beban terpusat adalah beban yang bekerja pada suatu titik. 4. Beban terbagi adalah beban yang terbagi merata sama pada setiap satuan luas. 5. Beban terbagi variasi adalah beban yang tidak sama besarnya tiap satuan luas. 6. Beban momen adalah hasil kali gaya dengan jarak antara gaya dengan titik yang ditinjau. 7. Beban torsi adalah beban akibat puntiran.
17
2.5.2. Gaya dalam
Gambar 2. 10 Sketsa gaya dalam (Khurmi, 2002; 904) Gaya dalam dapat dibedakan menjadi : 1. Gaya normal (normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu batang. 2. Gaya lintang/geser (shearing force) adalah gaya yang bekerja tegak lurus sumbu batang. 3. Momen lentur (bending momen). Persamaan kesetimbangannya adalah : -Ʃ F
= 0 atau
Ʃ FX = 0
Ʃ FY = 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda) - Ʃ M = 0 atau
Ʃ MX = 0
Ʃ MY = 0 (tidak ada momen resultan yang bekerja pada suatu benda) 4. Reaksi. 1. Reaksi adalah gaya lawan yang timbul akibat adanya beban. Reaksi sendiri terdiri dari : a. Momen Momen (M) = F × s ………………………………………(2.16)
18
Keterangan: M
= Momen (N.mm)
F
= gaya (N)
s
= jarak (mm)
b. Torsi. c. Gaya. 2. Tumpuan Dalam ilmu statika tumpuan dibagi atas : 1. Tumpuan roll/penghubung Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu, biasanya penumpu ini disimbolkan dengan sebagai berikut :
Gambar 2. 11 Sketsa reaksi tumpuan rol (Khurmi, 2002; 904) 2. Tumpuan sendi Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah.
Gambar 2. 12 Sketsa reaksi tumpuan sendi (Khurmi, 2002; 904) 3. Tumpuan jepit Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah dan dapat menahan momen.
19
Gambar 2. 13 Sketsa reaksi tumpuan jepit (Khurmi, 2002; 904) 3. Diagram gaya dalam Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macammacam diagram gaya dalam itu sendiri adalah sebagai berikut : a. Diagram gaya normal (NFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi pada suatu konstruksi. b. Diagram gaya geser (SFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi pada suatu konstruksi. c. Diagram moment (BMD), diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi pada suatu konstruksi. 2.6. Rangka Rangka adalah sebuah kontruksi yang berfungsi menempatkan komponen komponen alat menjadi suatu kesatuan sebuah mesin. Rangka sangat penting dimana dalam pembuatan suatu mesin. Semua alat industri menggunakan rangka dikarenakan untuk menopang dan mempermudah dalam pekerjaan. Dalam pembuatan rangka harus direncanakan terlebih dahulu, dikarenakan mempengaruhi kinerja alat yang akan dibuat. 2.7. Daya Motor Listrik Motor listrik merupakan alat yang mengkonversikan listrik menjadi energi mekanik. Out put dari alat ini berupa kopel atau putaran. Motor listrik yang digunakan dalam perancangan mesin pencetak bakso bersumber dari
20
motor arus bolak-balik (AC). Untuk menghitung daya, rumus yang digunakan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
Gambar 2. 14 Pengaduk adonan bakso a. Menghitung kapasitas screw conveyor dalam ft3/jam (
)
..........................................................(2.17)
Keterangan : C
= Kapasitas screw dalam ft3/jam.
Ds
= diameter screw (inch).
Dp
= diameter pipa (inch).
P
= pitch dari screw (inchi).
K
= prosentase dari pembebanan tabung (%).
b. Menghitung HPf ………………………………………………….(2.18) Keterangan : L
= panjang dari screw dalam ft.
N
= kecepatan screw dalam rpm.
Fd
= diameter screw faktor.
Fb
= hanger bearing faktor.
c. Menghitung HPm . . .F .Fm.F 1000000
………………………………………….(2.19)
21
Keterangan : C
= Kapasitas screw dalam ft3/jam.
W
= berat jenis material dalam lbs/ft3.
Ff
= Flight faktor.
Fm
= Material faktor.
Fp
= Paddle faktor.
L
= panjang dari screw dalam ft.
d. Menghitung HP (
m).Fo e
……………………………………………..(2.20)
Keterangan : HPf
= daya total karena gesekan screw (HP).
HPm = daya untuk memindahkan material (HP). Fo
= over load faktor.
e
= efisiensi penggerak (%).
